管 飛

(上海市巖土地質(zhì)研究院有限公司，上海 200072)

0 引言

基坑開挖會(huì)引起原始地應(yīng)力的釋放，造成周圍地層產(chǎn)生水平位移和沉降，從而使臨近的基坑的建筑物產(chǎn)生沉降和差異沉降。而對(duì)于坑底抗承壓水突涌穩(wěn)定性不足的基坑還需要進(jìn)行減壓降水；若承壓含水層巨厚，止水帷幕有時(shí)難以將其打穿從而形成懸掛式止水帷幕；這時(shí)候進(jìn)行減壓降水也會(huì)使周邊地層的地下水位降低、地基產(chǎn)生固結(jié)沉降，從而加劇建筑物的沉降。尤其對(duì)于軟土地區(qū)采用天然地基的老舊建筑物[1,2]，控制基坑開挖和減壓降水引起的沉降往往決定了基坑工程的成敗。

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

某商務(wù)辦公中心基坑工程位于上海市某區(qū)，基坑面積18 018 m2，周長(zhǎng)661 m，普遍開挖深度約為10.3 m。

基坑平面圖如圖1所示。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用灌注樁擋土、三軸攪拌樁隔水、豎向設(shè)兩道鋼混凝土支撐。一般區(qū)域典型剖面如圖2所示。

1.2 地層條件

基坑開挖區(qū)域的各個(gè)土層的土性參數(shù)見表1。本場(chǎng)地第⑤2-1,⑤2-2層為微承壓含水層，第⑦層及第⑨層為承壓含水層。根據(jù)實(shí)測(cè)的為微承壓水頭計(jì)算，坑底有突涌風(fēng)險(xiǎn)，需要進(jìn)行減壓降水。但是各承壓含水層彼此相通，厚度巨大，止水帷幕只能為懸掛式，不能隔斷坑內(nèi)外的水力聯(lián)系。減壓降水可能會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生較大影響。

1.3 環(huán)境條件

基坑周邊各種房屋和市政設(shè)施均較多，尤其是北側(cè)有5棟6層磚混結(jié)構(gòu)住宅，建于20世紀(jì)90年代，樓板和屋面板采用預(yù)制板，筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約2.4 m，天然地基的持力層為第②粉質(zhì)粘土層。其中A1和A2號(hào)樓位于基坑3倍開挖深度范圍內(nèi)，A2號(hào)樓最近處，約為10.5 m。這兩棟樓是本工程環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)。

表1 地層參數(shù)表

2 沉降控制措施

2.1 圍護(hù)設(shè)計(jì)方案調(diào)整

基坑坑外土體和建筑物的水平位移和沉降與圍護(hù)樁的變形有直接的關(guān)系，因此，對(duì)臨近兩處民宅區(qū)域的基坑剖面設(shè)計(jì)做了加強(qiáng)(如圖3所示)，對(duì)支撐平面設(shè)計(jì)也做了優(yōu)化(如圖1所示)，具體包括：

1)鉆孔灌注樁直徑增大為φ1 000@1 200 mm，增加樁長(zhǎng)至21 m(插入深度12.30 m，插入比1.19)；

2)止水帷幕加強(qiáng)為雙排，排間搭接250 mm；止水帷幕與灌注樁之間采用φ400高壓旋噴樁加固，大大增加了止水帷幕的可靠性；

3)第一道水平支撐朝向民宅方向的對(duì)撐均設(shè)置了滿鋪并于支撐梁整澆的施工棧橋，除了可以提高出土效率以外，支撐的剛度大幅度提高。

2.2 坑內(nèi)加固和坑外隔離

工程中，加固坑內(nèi)土體、提高土體剛度可有效的控制圍護(hù)樁的變形；而設(shè)置隔離樁可切斷基坑變形引起的土體沉降槽。本工程以上兩種措施均加以使用，其中：坑內(nèi)加固采用雙軸水泥土攪拌樁，為裙邊加固。坑外隔離樁采用鉆孔灌注樁，樁頂設(shè)鋼混凝土連梁；隔離樁與基坑距離5 m，與民宅之間距離最近處約5 m，具體見圖4。

2.3 坑外地下水回灌

在基坑與周邊建筑物之間布置回灌井，對(duì)⑤2-1砂質(zhì)粉土層進(jìn)行回灌。布置間距15 m，管井深度25 m。為了控制回灌的時(shí)機(jī)和回灌水量，于坑內(nèi)坑外相應(yīng)的位置均設(shè)置了水位監(jiān)測(cè)井，實(shí)現(xiàn)抽水—回灌的一體化。

2.4 施工控制措施

本工程基坑所處土層淺層以淤泥質(zhì)土為主，基坑變形的“時(shí)空效應(yīng)”較為顯著。因此，施工單位細(xì)化了施工組織和施工控制：

1)對(duì)基坑自身和周圍環(huán)境對(duì)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)行信息化施工。其中在重點(diǎn)被保護(hù)對(duì)象的民宅設(shè)置直接測(cè)點(diǎn)測(cè)量建筑物的沉降。

2)細(xì)化挖土方案，分塊挖土，先挖環(huán)境保護(hù)要求低的區(qū)塊，最后開挖臨近民宅處的基坑。

3)加快挖土速度，縮短基坑暴露時(shí)間；臨近民房區(qū)域限時(shí)完成土方開挖、墊層澆筑和底板施工。

3 工程實(shí)測(cè)

本基坑工程從圍護(hù)樁施工到結(jié)構(gòu)地下室回填歷時(shí)11個(gè)月，對(duì)基坑和周圍環(huán)境進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)顯示，周邊環(huán)境得到了良好的保護(hù)。

以建筑物A1為例，監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置如圖4所示，沉降變化曲線如圖5所示。距離基坑最近的J57測(cè)點(diǎn)的最終沉降達(dá)到了41.8 mm，而房屋的最大傾斜率約0.2%，處于安全范圍之內(nèi)。工程結(jié)束后，再次對(duì)該房屋進(jìn)行了檢測(cè)，房屋結(jié)構(gòu)墻體和梁板構(gòu)件未出現(xiàn)開裂等損傷現(xiàn)象，外墻門窗開關(guān)自如，未影響居民的使用。

4 結(jié)語

在各承壓含水層彼此相通，含水層巨厚的地質(zhì)條件下，使用懸掛式止水帷幕的基坑進(jìn)行減壓降水會(huì)使周邊地層產(chǎn)生固結(jié)沉降，從而加劇因基坑開挖引起的本已較為嚴(yán)重的建筑物沉降。因此，對(duì)于此類基坑，對(duì)于周邊采用天然地基的老舊建筑物的保護(hù)需多管齊下，多種措施聯(lián)合使用，具體包括：

1)加強(qiáng)圍護(hù)樁的剛度和插入比。

2)加長(zhǎng)止水帷幕，增大坑內(nèi)外地下水的滲流路徑，對(duì)重點(diǎn)設(shè)防的區(qū)域還需加厚加固止水帷幕。

3)加強(qiáng)支撐的剛度，尤其是指向被保護(hù)建筑物的對(duì)撐的剛度。

4)加固坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)土體。

5)在被保護(hù)建筑物與基坑之間設(shè)隔離樁，切斷沉降槽。

6)對(duì)臨近建筑物區(qū)域的承壓含水層進(jìn)行回灌，保持坑外地下水位的穩(wěn)定。

7)利用“時(shí)空效應(yīng)”原理合理優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，基于基坑監(jiān)測(cè)和反饋進(jìn)行信息化施工。

本工程表明，以上措施應(yīng)用得當(dāng)，可以保證臨近基坑的建筑物的安全。